浅谈地震勘探处理方法.docx

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浅谈地震勘探处理方法

浅谈地震勘探处理方法

论文提要

地震勘探技术在油气田勘探开发中起着重要的作用。

地震勘探包括三大阶段，野在采集，数据处理和室内解释。

其中地震数据处理的目的是对地震采集数据做各种处理提高反射波数据的信噪比，分辨率和保真度以便于解释。

地震数据处理主要包括地震反褶积，叠加和偏移成像三大技术。

地震数据处理出现于20时纪20年代初期，随后的40年间是对光点记录和模拟记录进行处理，处理技术发展较慢，进入20世纪60年代以后，计算机的出现把地震勘探处理技术带入了数字时代，数字技术为数据处理的发展提供了广阔的前景。

下面简单介绍地震数据处理的流程以及地震数据处理的方法。

正文

一、地震数据处理流程

（一）地震数据处理的三个阶段

1.预处理，预处理就是把野在数据格式转换成适合计算机处理的格式，并对数据做相应编辑和校正。

预处理包括数据解编，格式转换，编辑，几何扩散校正，建立野在观测系统，野在静校正

2.常规处理，是对预处理后地震数据做必要的基本处理预算。

常规处理包括反褶积，道均衡，抽取共中心点道集，速度分析，剩余静校正，切除，叠加，偏移。

3.特殊处理，针对不同目的采用不同的特殊的处理手段，包括t-p变换，小波变换，三维叠前深度偏移，子波处理，属性分析，反演。

二、数字滤波

（一）数字滤波的有关概念

从广义上讲，任何一种对输入信号的改造作用都可看成滤波，实现这种滤波的系统称为滤波器，滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。

1.模拟滤波器，也称电滤波器，它由电阻、电感和点容等元器件组成，它组成的是一个低通滤波器（LCF）如图1。

由于模拟滤波器运算速度快，因此某些具有单一滤波功能的构件可由它来完成，但模拟滤波器一旦固定，不易修改，适应面较窄，成本也较高，所以模拟滤波器进一步发展成了数字滤波器。

2.数字滤波器，数字滤波器主要目的是压制噪声，信号要进行数字滤波，首先要进行采样。

抽样过程要满足抽样定理，不然会使频谱混叠，产生假频，抽样定理可由以下两个公式描述。

（1）频率域Ws=2WN>=2Wmax

式中Ws称为采样频率，WN称为折叠频率，也称为Niquist频率Wmax称为最高频率。

（2）时间域Δt<=1/2fmax

式中^t为采样间隔，fmax为信号的最高频率。

（二）一维滤波

利用有效波和干扰波的频率差异，采用一维滤波，主要压制面波。

1.理想低通滤波器

有一些地区存在较强高频干扰，因此需要通过低通滤波把高频干扰除去，这种滤波器的形状像门一样，故又称门式滤波器。

如图2

2.带通滤波器

有效波在有限频带范围内出现高、低干扰波，仪器车上滤去高频低频，频率扫描，检查剖面分辨率和信噪比。

如图3

3.带陷滤波器

又叫带阻滤波器，主要消除某些特殊的干扰，如工区经过高压线即50Hz工业电干扰。

如图4

4.高通滤波器

地震资料中，有些干扰频率很低，如面波，可用高通滤波器。

如图5

（三）二维滤波

1.二维滤波要满足二维抽样定理即时间采样间隔和空间采样间隔应同时满足。

2.二维频波图，视速度相同的信号成分在频波图上位于过原点的直线上，而且斜率越大，视速度越大。

如图6

图6

3.扇形滤波器，在实际地震资料中，由于地层的视速度一般都很大，因此常用的二维频率域是扇形滤波器。

如图7

图7

4.视速度滤波的处理流程如图8所示。

图8

三、速度分析、动静校正和叠加

（一）速度分析

速度分析是为叠加提供最佳叠加速度。

通常有两种地震波速度的测量方法，一是声波测井的直接测量法；二是地震勘探数据的间接测量法。

根据这两方面的信息，可以得到多种不同物理意义和用途的地震速度，如层速度，平均速度，均方根速度，瞬时速度，相速度，群速度，动校正（NMO）速度，叠加速度和偏移速度等。

1.层速度

层速度为两个反射界面之间的平均速度，一定岩石组分岩层的层速度受下面几种因素影响：

孔隙形状，孔隙压力，孔隙流体饱合度，围压，温度。

2.速度扫描原理

对一个CMP道集，用一系列常速度重复做动校正，每校正一次得一张图像，当速度小时，校正的结果为过校正，速度大时，欠校正，只有当速度合适时，校正后道集构成一条水平直线，此时的速度为所求的叠加速度，此方法精度高，工作量大。

3.常速度叠加法

对多个相邻CMP道集，用一系列速度进行校正，叠加，叠后同相轴振幅最强且是连续性好的所对应的速度即所求叠加速度，此法适合解决复杂构造。

4.速度谱

对共反射点时距曲线，固定to求取ti，取各道记得振幅进行相加得A（V），当V=Va时计算时间与实际记得同相轴的相位时间一致，由于同相轴的相位时间不一致，叠加振幅小，一系列叠加速度中，振幅最大的速度即所求叠加速度。

图9a表示一个层状地层模型的CMP道集，根据叠加振幅，从速度谱上选取下面几个作为叠加速度函数如图9b：

2700,2800,3000m/s分别对应浅、中、深三种同相轴，速度谱不仅能提供叠加速度，使我们由此区分反射波多次波

图9

5.影响速度估算的因素

以下因素会限制地震资料速度估算的精度和分辨率：

排列长度，叠加次数，信噪比，切除，时窗宽度，速度采样，相干属性量的选择，双曲线正常时差的偏离度，数据的频谱宽度

（二）动校正

动校正起消除正常时差的过程。

1.动校正量随炮检距、深度和速度的关系。

NMO随炮检距，随深度递减，同时，速度越大，NMO值越小。

2.动校正速度的选择对校正效果的影响，如图10，采用低速度，得到过校正道集，采用高速度，得到欠校正道集。

图10

3.动校正拉伸

动校正结果出现了频率畸变，尤其是对浅层的大炮检距，就是NMO拉伸。

通常要考虑信噪比和切除两方面，采取折衷，特别是当信噪比很高时，宁愿多切除一些以保留信号频带宽度。

反之，如果信噪比很低，这时应多保留一些拉伸，以便叠加之后得到一切可能得到的同相轴，如图11。

图11

4.各种地层模型的NMO速度

（1）单一水平层，反射界面以上的速度

（2）水平层状地层，由小排列给出的均方根速度函数

（3）单一倾斜层，界面以上介质速度除以倾角的余弦

（4）多层任意倾斜层，由小排列，小倾角定义的均方根速度函数

（三）静校正

由于激发点和接收点条件变化引起的时差称静校正量，消除静校正量的过程称作静校正。

静校正量随地表高程变化和浅层低、降速带的存在而发生变化，其中激发点的静校正量为正，反之，接收点的静校正量为负。

静校正包括基准面校正，就是把所有炮点和接收点都校正到同一水平面上，这个水平面称基准面。

基准面校正就是把所有炮点和接收点都校正到同一水平面上的过程。

由近地表不规则所造成的畸变绝大部分通过野在静校正予以消除，下面为剩余静校正的处理流程图，如图12.

图12

（四）叠加

1.一般水平叠加，参与叠加道的质量基本一致

2.自适应水平叠加，参与叠加道质量差异较大。

四、反褶积

反褶积是地震资料最常用和最重要的处理方法之一。

它可用于叠前，也可用于叠后。

反褶积的主要作用是压缩地震子波，提高地震资料的分辨率，从而提高资料解释的精度，为油田精细勘探和开发服务。

另外，反褶积还可以消除短周期鸣震和其它多次干扰，突出有效波，提高地震资料的信噪比。

（一）反褶积的基本概念

若地震波以脉冲波形式激发，经过地层时无吸收，透射和多次反射等因素的影响，而且整个传播过程不存在随机干扰，这样可以得到理想的输出，这时得到的输出实际上就是反射系数序列，同实际地震记得相比，它有很高的分辨率。

1为什么要做反褶积，实际地震记得由于受复杂子波的作用和干扰的影响，分辨能力较低，地质界面上各反射波互相叠加，彼此干涉，成为一复杂的形式。

由一函数与地震记得褶积得到反射系数，这一过程被称为反褶积，有时也称为反滤波，即反射系数与地震子波褶积，地震记得与反子波褶积得到反射系数。

（二）最佳维纳滤波

维纳滤波即最小平方滤波，是由维纳1942年提出的，这种方法以一种最佳准则来设计滤波器，使滤波器的实际输出与期望输出的差的平方和最小。

因为维纳滤波器是一种最佳滤波器，维纳滤波又经常被称为最佳维纳滤波器。

1.下面介绍维纳滤波的基本原理，如图13。

图13

2.维纳滤波与各种反褶积间的关系

若期望输出是零延迟尖脉冲，则有脉冲反褶积；若期望输出是时间提前了的输入序列，则有预测反褶积，特别是当预测（步长）为1时，这时预测反褶积成了脉冲反褶积；若期望输出是任一延迟尖脉冲或波形，则有子波整形反褶积。

下图则是维纳滤波与反褶积方法关系图，如图14。

图14

（三）其他反褶积方法

1.最小平方反褶积，输入是地震子波，输出是脉冲，用最小平方反褶积。

2.预测反褶积，用预测滤波原理来实现反褶积问题的方法就是预测反褶积。

下面介绍预测反褶积的基本流程。

输入地震记得，计算n+a个延迟的自相关（n为预测滤波器长，a为预测步长）。

用方程（如图15）计算滤波因子，滤波因子与输入相褶积，结果按预测步长延迟，由输入减去刚才得到的结果得到输出。

用预测反滤波消除多次波是典型，还可以消除海上鸣震干扰。

图15

3.子波整形反褶积

（1）子波振幅谱相同，最小相位子波对期望输出为零延迟的反褶积，误差最小；

（2）在子波为混合相位和最大相位时，期望输出的相位应与子波的相位匹配，只有这样才能得到合适的反褶积结果。

五、偏移成像

地震偏移技术是现代地震勘探数据处理的三大基本技术之一，它是在过去的古典技术上发展起来的，其它两大技术都是从其它相关学科引进到地震中来的。

所以，偏移技术具有地震勘探本身的特征。

但是，地震偏移方法本身由于使用计算机而引起了许多革命性的变化。

这就使得它从研究简单的探测目标的几何图形进而发展成研究反射界面空间的波场特征，振幅变化和反射率等。

（一）地震偏移效果叠前见图16、叠后见图17。

图16图17

（二）偏移方法分类

1.叠加：

适用于水平层状介质。

2.法向射线深度转换：

严格用于没有构造倾角且速度只随深度变化的情况。

3.时间偏移：

适用于叠加剖面上有绕射波或构造倾角以及速度有垂直变化的情况；速度的横向变化不大时也能用。

4.深度偏移：

用于叠加剖面上有构造倾角和强横向变速的情况。

5.叠前部分偏移：

叠后偏移适用于叠加剖面与零炮检距剖面等价的情况，但不适合具有不同叠加速度的地层倾角不一致或强横向变速的地区，叠前部分偏移能够为叠后偏移提供更好的叠加剖面，但叠前偏移只解决具有不同叠加速度的地层倾角不一致的问题。

6.叠前全时间偏移：

输出偏移剖面，不产生未经偏移的中间叠加剖面，但无论如何这是解决倾角不一致地层问题的最精确方法。

叠前部分偏移是这种处理方法的一种简化。

7.叠前深度偏移：

用于严重横向变速的情况，这时无法做合适的叠加处理。

8.三维叠后时间偏移：

用于叠加剖面上出现来自射线平面以外的倾斜同相轴（即垂直测线方向）的情况，这是叠后最常用的一种三维偏移方法。

9.三维叠后深度偏移：

用来解释与三维地下复杂构造有关的强横向变速问题。

10.三维叠前时间偏移：

用于叠前部分偏移不适用且叠加剖面上有横向倾斜层反射的情况。

11.三维叠前深度偏移：

用于叠前深度偏移：

用于叠后偏移和时间偏移不能正确成像的具有强横向变速的三维复杂地区，它对三维速度－深度模型的精度有较高的要求。

（三）偏移的目的

倾斜界面归位，绕射波收敛。

六、总结

通过学习地震数据处理这门学科，使我们了解到了许多这方面的知识。

随着计算机技术的发展处理方法随之发展，对今后的工作带来了很大的方便。

将会发财许多以前不易发财的小构造。

希望处理技术继续快速发展，是中国石油工作者有更好的工作顺利条件。